ES2425090T3 - Luminescent converter for a phosphor-enhanced light source comprising organic and inorganic matches - Google Patents
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Abstract
Fuente (100) de luz potenciada con fósforo que comprende un emisor (40) de luz dispuesto para emitir luzde excitación (hv0) y que comprende un convertidor (10, 12) luminiscente, en la que el emisor (40) de luz comprende un emisor (40) de luz de estado sólido,en la que el convertidor (10, 12) luminiscente comprende un primer material (20) luminiscente configurado para absorber al menos una parte de la luz de excitación(hv0) emitida por un emisor (40) de luz de la fuente (100) de luz potenciada con fósforo, y para convertir almenos una parte de la luz de excitación absorbida (hv0) en una primera luz de emisión (hv1) quecomprende una longitud de onda más larga en comparación con la luz de excitación (hv0), un segundo material (30) luminiscente que comprende material (30) luminiscente orgánico y configuradopara absorber al menos una parte de la primera luz de emisión (hv1) emitida por el primer material (20)luminiscente, y para convertir al menos una parte de la primera luz de emisión absorbida (hv1) en unasegunda luz de emisión (hv2) que tiene una longitud de onda más larga en comparación con la primera luzde emisión (hv1), estando la fuente (100) de luz potenciada con fósforo caracterizada por una diferencia de longitud de ondaentre la primera luz de emisión (hv1) y la segunda luz de emisión (hv2) que es inferior a 100 nanómetros, yel segundo material luminiscente es un material luminiscente orgánico que emite en el rojo.Phosphor-enhanced light source (100) comprising a light emitter (40) arranged to emit excitation light (hv0) and comprising a luminescent converter (10, 12), in which the light emitter (40) comprises solid state light emitter (40), wherein the luminescent converter (10, 12) comprises a first luminescent material (20) configured to absorb at least a portion of the excitation light (hv0) emitted by a emitter (40 ) of the source light (100) of phosphor-enhanced light, and to convert at least a portion of the absorbed excitation light (hv0) into a first emission light (hv1) that comprises a longer wavelength compared to the excitation light (hv0), a second luminescent material (30) comprising organic luminescent material (30) and configured to absorb at least a portion of the first emission light (hv1) emitted by the first luminescent material (20), and to convert at least a part of the first light of absorbed emission (hv1) in a second emission light (hv2) that has a longer wavelength compared to the first emission light (hv1), the phosphor-enhanced light source (100) being characterized by a difference in length of It is between the first emission light (hv1) and the second emission light (hv2) that is less than 100 nanometers, and the second luminescent material is an organic luminescent material that emits red.
Description
Convertidor luminiscente para una fuente de luz potenciada con fósforo que comprende fósforos orgánicos e inorgánicos Luminescent converter for a phosphor-enhanced light source comprising organic and inorganic matches
La invención se refiere a una fuente de luz potenciada con fósforo que comprende un emisor de luz y un convertidor luminiscente. The invention relates to a phosphor-enhanced light source comprising a light emitter and a luminescent converter.
Se conocen fuentes de luz potenciadas con fósforo en sí mismas y se usan para sustancialmente todas las clases de fuentes de luz. Las fuentes de luz potenciadas con fósforo comprenden un emisor de luz y un material luminiscente. El material luminiscente está dispuesto para convertir al menos parte de la luz emitida por el emisor de luz en luz de una longitud de onda más larga. Phosphorus-enhanced light sources are known in themselves and are used for substantially all kinds of light sources. Phosphorus-enhanced light sources comprise a light emitter and a luminescent material. The luminescent material is arranged to convert at least part of the light emitted by the light emitter into light of a longer wavelength.
Fuentes de luz potenciadas con fósforo bien conocidas son, por ejemplo, lámparas de descarga de vapor de mercurio en las que la luz se emite a partir de una descarga en la que la presencia de vapor de mercurio provoca que la descarga emita radiación ultravioleta. Al menos una parte de la radiación ultravioleta se absorbe por un material luminiscente y se convierte en luz de una longitud de onda más larga que se emite posteriormente por el material luminiscente. Tal lámpara de descarga de vapor de mercurio puede comprender, por ejemplo, un recipiente de descarga en el que se genera la descarga. El material luminiscente se aplica normalmente a la pared interna del recipiente de descarga de modo que la radiación ultravioleta emitida por la descarga no necesita atravesar el recipiente de descarga sino que se convierte dentro del recipiente de descarga, por ejemplo, en luz visible. Well-known phosphor-enhanced light sources are, for example, mercury vapor discharge lamps in which light is emitted from a discharge in which the presence of mercury vapor causes the discharge to emit ultraviolet radiation. At least a part of the ultraviolet radiation is absorbed by a luminescent material and converted into light of a longer wavelength that is subsequently emitted by the luminescent material. Such a mercury vapor discharge lamp may comprise, for example, a discharge vessel in which the discharge is generated. The luminescent material is normally applied to the inner wall of the discharge vessel so that the ultraviolet radiation emitted by the discharge does not need to pass through the discharge vessel but instead becomes inside the discharge vessel, for example, in visible light.
Alternativamente, la fuente de luz potenciada con fósforo puede comprender una luz de estado sólido emitida como emisor de luz. Un emisor de luz de estado sólido de este tipo puede ser, por ejemplo, un diodo emisor de luz, o un diodo láser, o un diodo emisor de luz orgánico. La luz emitida por un emisor de luz de estado sólido tiene normalmente un espectro relativamente estrecho dispuesto alrededor de una longitud de onda central. La anchura del espectro puede estar definida, por ejemplo, por la anchura a media altura (también indicada además como FWHM) del pico de emisión que es una anchura del pico de emisión medida a una intensidad que es la mitad de la intensidad de emisión máxima de la luz emitida por el emisor de luz de estado sólido. La FWHM de un espectro de emisión típico del emisor de luz de estado sólido es inferior a 30 nanómetros, lo que normalmente se identifica por el ojo humano como luz de un único color. Para cambiar el color de la luz emitida por el emisor de luz de estado sólido, pueden añadirse materiales luminiscentes para generar una fuente de luz potenciada con fósforo. El material luminiscente puede aplicarse, por ejemplo, como una capa encima del dado del emisor de luz de estado sólido, o puede dispersarse, por ejemplo, en una matriz que puede ubicarse a una distancia del emisor de luz de estado sólido, una denominada disposición de “fósforo remoto”. El material luminiscente también puede ser parte de una mezcla de materiales luminiscentes diferentes, por ejemplo, generando cada uno un color diferente de modo que la luz mezclada genera, por ejemplo, luz blanca que tiene una temperatura de color específica. Además, pueden añadirse materiales luminiscentes a emisores de luz de estado sólido para mejorar las características de reproducción cromática de los emisores de luz de estado sólido, ya que la característica de emisión típica de los materiales luminiscentes es un espectro de luz relativamente amplio. Alternatively, the phosphor-enhanced light source may comprise a solid-state light emitted as a light emitter. Such a solid state light emitter can be, for example, a light emitting diode, or a laser diode, or an organic light emitting diode. The light emitted by a solid state light emitter normally has a relatively narrow spectrum arranged around a central wavelength. The width of the spectrum can be defined, for example, by the width at mid-height (also also indicated as FWHM) of the emission peak which is a width of the emission peak measured at an intensity that is half the maximum emission intensity of the light emitted by the solid state light emitter. The FWHM of a typical emission spectrum of the solid-state light emitter is less than 30 nanometers, which is normally identified by the human eye as single-colored light. To change the color of the light emitted by the solid state light emitter, luminescent materials can be added to generate a phosphor-enhanced light source. The luminescent material can be applied, for example, as a layer on top of the die of the solid state light emitter, or it can be dispersed, for example, in a matrix that can be located at a distance from the solid state light emitter, a so-called arrangement of "remote match". The luminescent material can also be part of a mixture of different luminescent materials, for example, each generating a different color so that the mixed light generates, for example, white light having a specific color temperature. In addition, luminescent materials can be added to solid state light emitters to improve the chromatic reproduction characteristics of solid state light emitters, since the typical emission characteristic of luminescent materials is a relatively broad spectrum of light.
Recientemente están usándose nuevos materiales luminiscentes en fuentes de luz potenciadas con fósforo, tales como materiales luminiscentes orgánicos, especialmente para sustituir a materiales luminiscentes inorgánicos conocidos que se usan para proporcionar la contribución en el “rojo” en fuentes de luz blanca. Los materiales luminiscentes inorgánicos conocidos que proporcionan la contribución en el “rojo” tienen una eficiencia relativamente mala debido a su FWHM amplia y además emisión en el (infra)rojo profundo. Para garantizar todavía una contribución en el “rojo” suficiente para generar luz blanca que tiene la temperatura de color requerida, se requiere una cantidad relativamente grande de material luminiscente de contribución en el “rojo”. Como tal, la cantidad relativamente grande de material luminiscente de contribución en el “rojo” requerida da como resultado costes aumentados y requiere una intensidad de emisión de luz relativamente alta del emisor de luz de la fuente de luz potenciada con fósforo. Como tal, se requieren materiales luminiscentes más eficientes, especialmente para proporcionar la contribución en el “rojo” a la luz emitida por la fuente de luz potenciada con fósforo. Como tal, se introducen materiales luminiscentes orgánicos en fuentes de luz potenciadas con fósforo que pueden mezclarse con materiales luminiscentes conocidos para obtener un convertidor de luz más eficiente. Recently new luminescent materials are being used in phosphorus-enhanced light sources, such as organic luminescent materials, especially to replace known inorganic luminescent materials that are used to provide the "red" contribution in white light sources. Known inorganic luminescent materials that provide the contribution in the "red" have a relatively poor efficiency due to their wide FWHM and also emission in the (infra) deep red. To still guarantee a contribution in "red" sufficient to generate white light having the required color temperature, a relatively large amount of luminescent contribution material in the "red" is required. As such, the relatively large amount of luminescent contribution material in the "red" required results in increased costs and requires a relatively high light emission intensity of the light emitter of the phosphor-enhanced light source. As such, more efficient luminescent materials are required, especially to provide the "red" contribution to the light emitted by the phosphor-enhanced light source. As such, organic luminescent materials are introduced into phosphor-enhanced light sources that can be mixed with known luminescent materials to obtain a more efficient light converter.
Se conoce una fuente de luz potenciada con fósforo de este tipo que comprende materiales luminiscentes orgánicos en la mezcla luminiscente, por ejemplo, a partir de la solicitud de patente estadounidense US 2006/0214578 y a partir de la solicitud de patente estadounidense US 2006/0220531. Ambas solicitudes de patente estadounidense mencionadas dan a conocer un aparato emisor de luz semiconductor que incluye un elemento de envasado, un elemento emisor de luz montado en el elemento de envasado y un cambiador de longitud de onda. El cambiador de longitud de onda absorbe la luz del elemento emisor de luz y emite una luz de longitud de onda convertida. El cambiador de longitud de onda incluye material fluorescente inorgánico y material fluorescente orgánico. A phosphorus-enhanced light source of this type is known which comprises organic luminescent materials in the luminescent mixture, for example, from US patent application US 2006/0214578 and from US patent application US 2006/0220531. Both mentioned US patent applications disclose a semiconductor light emitting apparatus that includes a packaging element, a light emitting element mounted on the packaging element and a wavelength changer. The wavelength changer absorbs the light from the light emitting element and emits a converted wavelength light. The wavelength changer includes inorganic fluorescent material and organic fluorescent material.
La solicitud de patente europea EP 0 481 647 A2 da a conocer una luminaria que comprende una cubierta externa de plástico fluorescente que tiene una configuración tal que la luz generada dentro de la cubierta se emite como luz visible. La cubierta incluye tres colorantes fluorescentes diferentes que generan luz roja, amarilla y verde, colorantes que se excitan mediante radiación de descarga azul. European patent application EP 0 481 647 A2 discloses a luminaire comprising an external fluorescent plastic cover having a configuration such that the light generated within the cover is emitted as visible light. The cover includes three different fluorescent dyes that generate red, yellow and green light, dyes that are excited by blue discharge radiation.
La solicitud de patente estadounidense US 2006/0214578 A1 da a conocer un dispositivo de iluminación que incluye un elemento de soporte, un elemento emisor de luz dispuesto sobre el elemento de soporte, y que emite luz desde unas superficies superior y lateral del mismo, una primera capa fluorescente que contiene un fósforo orgánico y dispuesta sobre el elemento de soporte, y una segunda capa fluorescente que sólo contiene un fósforo inorgánico y dispuesta sobre el elemento de soporte, en el que la segunda capa fluorescente está dispuesta para cubrir las superficies superior y lateral del elemento emisor de luz, y la primera capa fluorescente está dispuesta sobre al menos una superficie lateral del elemento emisor de luz estando la segunda capa fluorescente interpuesta entre el elemento emisor de luz y la primera capa fluorescente. US patent application US 2006/0214578 A1 discloses a lighting device that includes a support element, a light emitting element disposed on the support element, and emits light from upper and lateral surfaces thereof, a first fluorescent layer containing an organic phosphor and arranged on the support element, and a second fluorescent layer containing only an inorganic phosphor and arranged on the support element, in which the second fluorescent layer is arranged to cover the upper surfaces and side of the light emitting element, and the first fluorescent layer is disposed on at least one side surface of the light emitting element with the second fluorescent layer being interposed between the light emitting element and the first fluorescent layer.
La solicitud de patente estadounidense US 2007/0228932 A1 da a conocer un dispositivo emisor de luz que incluye un armazón, un chip de LED proporcionado sobre el armazón, y una capa fluorescente que contiene un material fluorescente inorgánico y un material fluorescente orgánico y que se proporciona sobre el chip de LED. En la capa fluorescente, se reduce la concentración del material fluorescente inorgánico hacia la parte superior desde la parte inferior de la capa fluorescente, y se reduce la concentración del material fluorescente orgánico hacia la parte inferior desde la parte superior de la capa fluorescente. US patent application US 2007/0228932 A1 discloses a light emitting device that includes a frame, an LED chip provided on the frame, and a fluorescent layer containing an inorganic fluorescent material and an organic fluorescent material and which is Provides over the LED chip. In the fluorescent layer, the concentration of the inorganic fluorescent material is reduced towards the top from the bottom of the fluorescent layer, and the concentration of the organic fluorescent material towards the bottom from the top of the fluorescent layer is reduced.
La solicitud de patente estadounidense US 2006/0065907 A1 da a conocer un dispositivo emisor de luz (LED) blanco y un método de fabricación del mismo en el que un LED revestido con resina polimérica en el que se disuelven fósforos orgánicos y se dispersan fósforos inorgánicos creando un LED blanco. US patent application US 2006/0065907 A1 discloses a white light emitting device (LED) and a manufacturing method thereof in which an LED coated with polymeric resin in which organic phosphors are dissolved and inorganic phosphors are dispersed Creating a white LED.
La patente estadounidense US 7 078 732 B1 da a conocer un componente semiconductor irradiante de luz que tiene un cuerpo semiconductor emisor de radiación y un elemento de conversión de luminiscencia. El cuerpo de semiconductor emite radiación en la región espectral ultravioleta, azul y/o verde y el elemento de conversión de luminiscencia convierte una parte de la radiación en radiación de una longitud de onda más larga. US 7,078,732 B1 discloses a light emitting semiconductor component having a radiation emitting semiconductor body and a luminescence conversion element. The semiconductor body emits radiation in the ultraviolet, blue and / or green spectral region and the luminescence conversion element converts a part of the radiation into radiation of a longer wavelength.
La solicitud de patente estadounidense US 4 099 090 A da a conocer un lámpara fluorescente que comprende en el interior material luminiscente para convertir luz UV en luz verde y azul, y en el exterior se proporciona un fósforo orgánico emisor en el rojo, rodamina B. Se proporciona un reflector encima del fósforo orgánico para reflejar luz (roja) de vuelta hacia la lámpara fluorescente. US patent application US 4 099 090 A discloses a fluorescent lamp comprising luminescent material inside to convert UV light into green and blue light, and an emitting organic phosphor in red, rhodamine B, is provided on the outside. A reflector is provided above the organic phosphor to reflect light (red) back towards the fluorescent lamp.
En “Structural, absorption and optical dispersion characteristics of rhodamine B thin films prepared by drop casting technique”, A.A.M. Farag et al., Optics Communications, Noth-Holland Publishing Co. Amsterdam (NL), vol. 283, n.º 21, 1 de noviembre del 2010, páginas 4310-4317, XP027252158, se comentan las características de película delgada orgánica que comprende rodamina B. La rodamina B tiene un desplazamiento de Stokes relativamente pequeño. In “Structural, absorption and optical dispersion characteristics of rhodamine B thin films prepared by drop casting technique”, A.A.M. Farag et al., Optics Communications, Noth-Holland Publishing Co. Amsterdam (NL), vol. 283, No. 21, November 1, 2010, pages 4310-4317, XP027252158, the characteristics of organic thin film comprising rhodamine B are discussed. Rhodamine B has a relatively small Stokes offset.
Sin embargo, debe mejorarse adicionalmente la eficiencia de la conversión de luz de la mezcla de materiales luminiscentes tal como se da a conocer en las solicitudes de patente mencionadas. However, the efficiency of the light conversion of the mixture of luminescent materials as disclosed in the aforementioned patent applications must be further improved.
Un objeto de la invención es proporcionar una fuente de luz potenciada con fósforo que tiene eficiencia mejorada. An object of the invention is to provide a phosphor-enhanced light source that has improved efficiency.
Según un primer aspecto de la invención el objeto se consigue con una fuente de luz potenciada con fósforo que comprende un emisor de luz dispuesto para emitir luz de excitación y que comprende un convertidor luminiscente en la que el emisor de luz comprende un emisor de luz de estado sólido, en la que el convertidor luminiscente comprende: According to a first aspect of the invention, the object is achieved with a phosphor-enhanced light source comprising a light emitter arranged to emit excitation light and comprising a luminescent converter in which the light emitter comprises a light emitter of solid state, in which the luminescent converter comprises:
un primer material luminiscente configurado para absorber al menos una parte de la luz de excitación emitida por el emisor de luz de la fuente de luz potenciada con fósforo, y para convertir al menos una parte de la luz de excitación absorbida en una primera luz de emisión que comprende una longitud de onda más larga en comparación con la luz de excitación, a first luminescent material configured to absorb at least a portion of the excitation light emitted by the light emitter of the phosphor-enhanced light source, and to convert at least a portion of the excitation light absorbed into a first emission light which comprises a longer wavelength compared to excitation light,
un segundo material luminiscente que comprende material luminiscente orgánico y configurado para absorber al menos una parte de la primera luz de emisión emitida por el primer material luminiscente, y para convertir al menos una parte de la primera luz de emisión absorbida en una segunda luz de emisión que tiene una longitud de onda más larga en comparación con la primera luz de emisión, a second luminescent material comprising organic luminescent material and configured to absorb at least a part of the first emission light emitted by the first luminescent material, and to convert at least a part of the first absorbed emission light into a second emission light which has a longer wavelength compared to the first emission light,
estando la fuente de luz potenciada con fósforo caracterizada por una diferencia de longitud de onda entre la primera luz de emisión y la segunda luz de emisión que es inferior a 100 nanómetros, y el segundo material luminiscente es un material luminiscente orgánico que emite en el rojo. the phosphor-enhanced light source being characterized by a wavelength difference between the first emission light and the second emission light that is less than 100 nanometers, and the second luminescent material is an organic luminescent material that emits red .
Un efecto del convertidor luminiscente según la invención es que la conversión de luz en dos etapas según la invención permite el uso de un material luminiscente orgánico (que emite en el rojo) con un desplazamiento de Stokes relativamente pequeño. Sin desear limitarse a ninguna teoría particular, los inventores han encontrado que este desplazamiento de Stokes relativamente pequeño da como resultado un espectro de emisión emitido por el material luminiscente orgánico que permanece relativamente estrecho. Normalmente la segunda luz de emisión tiene una longitud de onda relativamente larga y representa normalmente la contribución en el “rojo” a la luz emitida por la fuente de luz potenciada con fósforo. Esta contribución en el “rojo” debe tener preferiblemente un espectro de emisión que tenga una anchura específica en lugar de una emisión de línea sustancial para garantizar buenas características de reproducción cromática de la fuente de luz potenciada con fósforo. Sin embargo, debe limitarse la FWHM del espectro de emisión de la contribución en el “rojo” para que no comprenda demasiada luz infrarroja ya que esto sólo da como resultado la emisión de luz infrarroja que no puede usarse lo que reduce de nuevo la eficiencia de la fuente de luz potenciada con fósforo. Los inventores han encontrado que reduciendo el desplazamiento de Stokes del material luminiscente orgánico, se limita la anchura del espectro de la segunda luz de emisión de modo que puede obtenerse una contribución en el “rojo” suficiente para tener buena reproducción cromática mientras que no se emite sustancialmente ninguna luz en la parte infrarroja del espectro. Como tal, se mejora la eficiencia. An effect of the luminescent converter according to the invention is that the conversion of light in two stages according to the invention allows the use of an organic luminescent material (emitting in red) with a relatively small Stokes shift. Without wishing to limit themselves to any particular theory, the inventors have found that this relatively small Stokes shift results in an emission spectrum emitted by the organic luminescent material that remains relatively narrow. Normally the second emission light has a relatively long wavelength and normally represents the contribution in "red" to the light emitted by the phosphor-enhanced light source. This contribution in the "red" should preferably have an emission spectrum that has a specific width rather than a substantial line emission to ensure good chromatic reproduction characteristics of the phosphor-enhanced light source. However, the FWHM of the emission spectrum of the contribution in the “red” should be limited so that it does not include too much infrared light since this only results in the emission of infrared light that cannot be used which again reduces the efficiency of the phosphor-enhanced light source. The inventors have found that by reducing Stokes' displacement of the organic luminescent material, the spectrum width of the second emission light is limited so that a contribution in "red" sufficient to have good chromatic reproduction can be obtained while not emitting substantially no light in the infrared part of the spectrum. As such, efficiency is improved.
Generalmente no se prefiere una conversión de luz en dos etapas debido a consideraciones de eficiencia. Las pérdidas debidas a la conversión de la luz mediante el material luminiscente es una combinación de las pérdidas de Stokes de cada conversión y las pérdidas debidas a la eficiencia cuántica del material luminiscente usado para cada conversión. La generación de luz de longitud de onda larga mediante conversión de luz en dos etapas parece menos eficiente que en una etapa debido a que la eficiencia se reduce por el producto de las eficiencias cuánticas de cada uno de los materiales luminiscentes individuales. Sin embargo, materiales luminiscentes orgánicos desarrollados recientemente tienen un pico de absorción relativamente eficiente en o cerca de la parte del espectro de luz percibido como verde. Además, dichos materiales luminiscentes orgánicos desarrollados recientemente emiten luz en la parte del espectro de luz percibida como luz roja mientras que tienen una eficiencia cuántica del 90% o más. Esto significa que el 90% o más de los fotones verdes absorbidos por este material luminiscente orgánico se convierten en fotones de una longitud de onda más larga. Esta combinación de desplazamiento de Stokes relativamente pequeños y absorción y eficiencia cuántica altas permite usar estos materiales luminiscentes orgánicos de manera eficiente en un sistema de conversión de luz en dos etapas de este tipo mientras que todavía se mejora la eficiencia global de la fuente de luz potenciada con fósforo. Generally, a two-stage light conversion is not preferred due to efficiency considerations. The losses due to the conversion of light by the luminescent material is a combination of the Stokes losses of each conversion and the losses due to the quantum efficiency of the luminescent material used for each conversion. The generation of long wavelength light by converting light in two stages seems less efficient than in one stage because the efficiency is reduced by the product of the quantum efficiencies of each of the individual luminescent materials. However, newly developed organic luminescent materials have a relatively efficient absorption peak at or near the part of the light spectrum perceived as green. In addition, said newly developed organic luminescent materials emit light in the part of the spectrum of light perceived as red light while having a quantum efficiency of 90% or more. This means that 90% or more of the green photons absorbed by this organic luminescent material become photons of a longer wavelength. This combination of relatively small Stokes displacement and high quantum absorption and efficiency allows these organic luminescent materials to be used efficiently in such a two-stage light conversion system while still improving the overall efficiency of the enhanced light source with phosphorus
Las fuentes de luz potenciadas con fósforo conocidas que usan materiales luminiscentes orgánicos comprenden materiales luminiscentes orgánicos que están configurados para excitarse con la luz emitida por el elemento emisor de luz, normalmente un diodo emisor de luz azul o UV. Esto implica normalmente un desplazamiento de Stokes relativamente grande para el material luminiscente orgánico y como tal un espectro de emisión relativamente amplio emitid por los materiales luminiscentes orgánicos conocidos, comprendiendo por tanto una cantidad considerable de luz infrarroja. Además, las conversiones de luz que requieren un desplazamiento de Stokes relativamente grande también tienen a menudo eficiencia cuántica relativamente baja y como tal la eficiencia de conversión global del material luminiscente orgánico conocido es todavía relativamente mala. Esto es especialmente cierto para materiales luminiscentes que emiten luz del color rojo. En el convertidor luminiscente según la invención se usa un desplazamiento de Stokes relativamente pequeño que da como resultado un espectro de emisión relativamente estrecho que permite a un diseñador elegir el material luminiscente orgánico que proporciona suficiente contribución en el “rojo” para generar una buena reproducción cromática mientras que impide la emisión de luz infrarroja y mientras que tiene una eficiencia cuántica relativamente alta. Como tal, aunque el convertidor luminiscente según la invención comprende una conversión de luz en dos etapas, se mejora la eficiencia global del convertidor luminiscente. Known phosphor-enhanced light sources that use organic luminescent materials comprise organic luminescent materials that are configured to be excited by the light emitted by the light emitting element, usually a blue or UV light emitting diode. This normally implies a relatively large Stokes shift for the organic luminescent material and as such a relatively broad emission spectrum emitted by the known organic luminescent materials, thus comprising a considerable amount of infrared light. In addition, light conversions that require a relatively large Stokes shift also often have relatively low quantum efficiency and as such the overall conversion efficiency of the known organic luminescent material is still relatively bad. This is especially true for luminescent materials that emit light of red color. In the luminescent converter according to the invention a relatively small Stokes shift is used which results in a relatively narrow emission spectrum that allows a designer to choose the organic luminescent material that provides sufficient contribution in the "red" to generate a good color rendering. while preventing the emission of infrared light and while having a relatively high quantum efficiency. As such, although the luminescent converter according to the invention comprises a two-stage light conversion, the overall efficiency of the luminescent converter is improved.
Un beneficio adicional del uso de materiales luminiscentes orgánicos que tienen una eficiencia cuántica alta es que la cantidad de material luminiscente para proporcionar suficiente contribución en el “rojo” para generar la temperatura de color requerida de la luz emitida por la fuente de luz potenciada con fósforo es relativamente baja. Como los materiales luminiscentes son relativamente caros, el uso de tales materiales luminiscentes que tienen una absorción y eficiencia cuántica relativamente altas permite una reducción de coste adicional ya que se requiere menos material luminiscente. Aunque la reducción de coste por fuente de luz potenciada con fósforo puede no ser mucha en números absolutos, debido a los números normalmente altos de fuentes de luz potenciadas con fósforo producidas, estas reducciones de coste son muy relevantes comercialmente. An additional benefit of using organic luminescent materials that have a high quantum efficiency is that the amount of luminescent material to provide sufficient contribution in the "red" to generate the required color temperature of the light emitted by the phosphor-enhanced light source It is relatively low. Since luminescent materials are relatively expensive, the use of such luminescent materials that have a relatively high absorption and quantum efficiency allows for an additional cost reduction since less luminescent material is required. Although the cost reduction per phosphor-enhanced light source may not be much in absolute numbers, due to the normally high numbers of phosphor-enhanced light sources produced, these cost reductions are very commercially relevant.
En este contexto, luz de un color específico, por ejemplo, el color rojo o verde, comprende normalmente luz que tiene un espectro predefinido. El espectro predefinido del color específico puede comprender contribuciones de luz que tienen una anchura de banda específica alrededor de una longitud de onda central que se percibe como luz del color específico. El espectro predefinido también puede estar constituido por una pluralidad de espectros estrechos en los que la longitud de onda central puede definirse como la longitud de onda del color percibido de la pluralidad de espectros estrechos. La longitud de onda central es una longitud de onda media de una distribución espectral de potencia radiante. En este contexto, la luz de un color predefinido también incluye luz no visible, tal como luz ultravioleta y luz infrarroja. El término “color primario” se usa normalmente para luz que se usa para mezclarse de modo que puede generarse sustancialmente cualquier color. Los colores primarios incluyen, por ejemplo, rojo, verde, azul, amarillo, ámbar y magenta. La luz del color específico también puede comprender mezclas de colores primarios, tales como azul y ámbar, o azul, amarillo y rojo, o azul, verde y rojo. El color específico puede estar constituido, por ejemplo, por una combinación específica de la luz roja, verde y azul. La luz de un color específico también incluye luz blanca e incluye diferentes tipos de luz blanca que se indican normalmente como luz blanca que tiene una temperatura de color específica. El número de colores primarios usados para generar el color específico puede variar. In this context, light of a specific color, for example, the color red or green, normally comprises light having a predefined spectrum. The predefined spectrum of the specific color may comprise contributions of light having a specific bandwidth around a central wavelength that is perceived as light of the specific color. The predefined spectrum can also be constituted by a plurality of narrow spectra in which the central wavelength can be defined as the wavelength of the perceived color of the plurality of narrow spectra. The central wavelength is an average wavelength of a spectral distribution of radiant power. In this context, light of a predefined color also includes non-visible light, such as ultraviolet light and infrared light. The term "primary color" is normally used for light that is used for mixing so that substantially any color can be generated. Primary colors include, for example, red, green, blue, yellow, amber and magenta. The specific color light may also comprise mixtures of primary colors, such as blue and amber, or blue, yellow and red, or blue, green and red. The specific color may be constituted, for example, by a specific combination of red, green and blue light. Light of a specific color also includes white light and includes different types of white light that are normally indicated as white light that has a specific color temperature. The number of primary colors used to generate the specific color may vary.
Los inventores han encontrado que cuando se usa un material luminiscente orgánico que convierte luz mientras que tiene un desplazamiento de Stokes por debajo de 150 nanómetros o, más preferiblemente, por debajo de 100 nanómetros, el espectro de emisión permanece estrecho lo que permite limitar la contribución de infrarrojo del material luminiscente orgánico y como tal garantizar buena eficiencia. En un convertidor luminiscente de este tipo el primer material luminiscente puede convertir, por ejemplo, la luz de excitación en luz azul y el segundo material luminiscente puede convertir, por ejemplo, parte de la luz azul en luz amarilla. Elegir una combinación específica de la luz azul y la luz amarilla da como resultado luz sustancialmente blanca que se emite desde la fuente de luz potenciada con fósforo. Alternativamente, el emisor de luz puede emitir luz de excitación que puede ser, preferiblemente, luz azul. Sólo una parte de la luz de excitación se absorbe por el primer material luminiscente y se convierte en luz verde. El resto de la luz azul se emite directamente por la fuente de luz potenciada con fósforo sin conversión y contribuye al color emitido desde la fuente de luz potenciada con fósforo. Posteriormente una parte de la luz verde emitida por el primer material luminiscente se absorbe por el segundo material luminiscente y se convierte en luz roja. El resto de la luz verde se emite por la fuente de luz potenciada con fósforo sin conversión adicional y contribuye junto con la luz azul y la luz roja al color de la luz emitida por la fuente de luz potenciada con fósforo. Elegir una cantidad específica de primer material luminiscente y segundo material luminiscente determina, respectivamente, las contribuciones individuales de la luz de excitación, primera luz de emisión y segunda luz de emisión, y como tal el color de la luz emitida por la fuente de luz potenciada con fósforo. The inventors have found that when an organic luminescent material is used that converts light while having a Stokes shift below 150 nanometers or, more preferably, below 100 nanometers, the emission spectrum remains narrow allowing the contribution to be limited Infrared of the organic luminescent material and as such ensure good efficiency. In such a luminescent converter the first luminescent material can convert, for example, the excitation light into blue light and the second luminescent material can convert, for example, part of the blue light into yellow light. Choosing a specific combination of blue and yellow light results in substantially white light that is emitted from the phosphor-enhanced light source. Alternatively, the light emitter may emit excitation light which may be preferably blue light. Only a part of the excitation light is absorbed by the first luminescent material and becomes green light. The rest of the blue light is emitted directly by the phosphor-enhanced light source without conversion and contributes to the color emitted from the phosphor-enhanced light source. Subsequently a part of the green light emitted by the first luminescent material is absorbed by the second luminescent material and becomes red light. The rest of the green light is emitted by the phosphor-enhanced light source without additional conversion and contributes together with the blue light and the red light to the color of the light emitted by the phosphor-enhanced light source. Choosing a specific amount of first luminescent material and second luminescent material determines, respectively, the individual contributions of the excitation light, first emission light and second emission light, and as such the color of the light emitted by the enhanced light source with phosphorus
Un emisor de luz de estado sólido es, por ejemplo, un diodo emisor de luz, o un diodo láser, o un diodo emisor de luz orgánico. Un beneficio es que el uso de emisores de luz de estado sólido permite que la fuente de luz potenciada con fósforo sea muy compacta mientras que tiene un rendimiento luminoso alto. Además, una amplia gama de emisores de luz de estado sólido emiten luz del color azul luz que puede contribuir directamente y puede mezclarse directamente con la luz de salida de la fuente de luz potenciada con fósforo para generar la luz de salida que tiene el color predeterminado. Como tal, puede omitirse una conversión de luz adicional de UV a visible mejorando así la eficiencia de la fuente de luz potenciada con fósforo. A solid state light emitter is, for example, a light emitting diode, or a laser diode, or an organic light emitting diode. One benefit is that the use of solid state light emitters allows the phosphor-enhanced light source to be very compact while having a high light output. In addition, a wide range of solid-state light emitters emit light of light blue color that can contribute directly and can be mixed directly with the output light of the phosphor-enhanced light source to generate the output light having the predetermined color . As such, an additional UV to visible light conversion can be omitted thereby improving the efficiency of the phosphor-enhanced light source.
En una realización de la fuente de luz potenciada con fósforo, el primer material luminiscente comprende un material luminiscente inorgánico. Un beneficio de esta realización es que ya se conoce una amplia gama de materiales luminiscentes inorgánicos y se usan en muchas aplicaciones diferentes. A menudo estos materiales luminiscentes inorgánicos pueden soportar de manera relativamente fácil los ambientes rigurosos en el interior de un recipiente de descarga o cerca de un diodo emisor de luz y como tal pueden usarse para proteger los materiales luminiscentes orgánicos del flujo de luz de alta intensidad y alta densidad emitido por el emisor de luz. In an embodiment of the phosphor-enhanced light source, the first luminescent material comprises an inorganic luminescent material. A benefit of this embodiment is that a wide range of inorganic luminescent materials is already known and used in many different applications. Often these inorganic luminescent materials can relatively easily withstand harsh environments inside a discharge vessel or near a light emitting diode and as such can be used to protect organic luminescent materials from the flow of high intensity light and High density emitted by the light emitter.
En una realización de la fuente de luz potenciada con fósforo, el primer material luminiscente y el segundo material luminiscente constituyen capas de material luminiscente en una pila de materiales luminiscentes. Por ejemplo, el primer material luminiscente y segundo material luminiscente pueden no mezclarse, o pueden no mezclarse en un disolvente similar. Como tal, la estructura de capas proporciona el beneficio de que los diferentes materiales luminiscentes pueden generarse por medio de un procedimiento de producción que es más adecuado para el material luminiscente específico. Por ejemplo, los materiales luminiscentes orgánicos a menudo son solubles para generar un líquido que tiene una viscosidad específica. Un líquido de este tipo puede aplicarse fácilmente, por ejemplo, sobre un material portador en una capa sustancialmente uniforme por medio de técnicas de recubrimiento por centrifugación bien conocidas. El primer material luminiscente puede no ser soluble y como tal la capa de primer material luminiscente puede generarse por medio de otras técnicas adecuadas para el primer material luminiscente elegido. In an embodiment of the phosphor-enhanced light source, the first luminescent material and the second luminescent material constitute layers of luminescent material in a stack of luminescent materials. For example, the first luminescent material and second luminescent material may not be mixed, or may not be mixed in a similar solvent. As such, the layer structure provides the benefit that different luminescent materials can be generated by means of a production process that is more suitable for the specific luminescent material. For example, organic luminescent materials are often soluble to generate a liquid that has a specific viscosity. Such a liquid can easily be applied, for example, to a carrier material in a substantially uniform layer by means of well-known centrifugal coating techniques. The first luminescent material may not be soluble and as such the first luminescent material layer may be generated by other techniques suitable for the first luminescent material chosen.
En una realización de la fuente de luz potenciada con fósforo, se aplica una capa protectora sobre el segundo material luminiscente para proteger el segundo material luminiscente. Una capa protectora de este tipo puede proteger, por ejemplo, el segundo material luminiscente de influencias ambientales, por ejemplo, cuando el segundo material luminiscente se aplica a una pared externa de una fuente de luz potenciada con fósforo o de un dispositivo de diodo emisor de luz. Alternativamente, la capa protectora puede proteger, por ejemplo, el segundo material luminiscente frente a rayarse que preferiblemente tienen que impedirse ya que al rayarse se generaría un aspecto irregular de la fuente de luz potenciada con fósforo, durante el funcionamiento. In an embodiment of the phosphor-enhanced light source, a protective layer is applied on the second luminescent material to protect the second luminescent material. Such a protective layer can protect, for example, the second luminescent material from environmental influences, for example, when the second luminescent material is applied to an external wall of a phosphor-enhanced light source or of a emitting diode device. light. Alternatively, the protective layer can protect, for example, the second luminescent material against scratching which preferably has to be prevented since scratching would generate an irregular appearance of the phosphor-enhanced light source, during operation.
En una realización de la fuente de luz potenciada con fósforo, el convertidor luminiscente comprende una mezcla de materiales luminiscentes, comprendiendo la mezcla de materiales luminiscentes tanto el primer material luminiscente como el segundo material luminiscente. Un beneficio de esta realización es que el primer material luminiscente y el segundo material luminiscente pueden aplicarse a la fuente de luz potenciada con fósforo en una única etapa de producción. Además, el primer material luminiscente que es un material luminiscente inorgánico puede funcionar como material de dispersión en la mezcla de materiales luminiscentes. A menudo, se aplica material luminiscente en una capa de material. A menudo en una capa de este tipo se capta luz, por ejemplo, por medio de reflexión interna. A menudo parte de esta luz captada vuelve a absorberse y por tanto se pierde lo que reduce la eficiencia de conversión del convertidor luminiscente. Para impedir que la luz se capte en el interior de una capa, puede añadirse material de dispersión adicional a la capa luminiscente. Sin embargo, el material de dispersión también representa alguna clase de pérdida de luz que no se prefiere. Mezclando el material luminiscente inorgánico que es el primer material luminiscente con el material luminiscente orgánico que es el segundo material luminiscente en una única mezcla de materiales luminiscentes, el material luminiscente inorgánico puede actuar como material de dispersión mejorando la extracción de luz generada en el interior del material luminiscente. Un beneficio adicional cuando se usa una mezcla de materiales luminiscentes es que el aspecto de la fuente de luz potenciada con fósforo se determina por la mezcla de los materiales luminiscentes en lugar del aspecto del material luminiscente superior tal como sería el caso en una configuración apilada. Esto generará un aspecto más natural de la fuente de luz potenciada con fósforo que reducirla la confusión del consumidor. In an embodiment of the phosphor-enhanced light source, the luminescent converter comprises a mixture of luminescent materials, the mixture of luminescent materials comprising both the first luminescent material and the second luminescent material. A benefit of this embodiment is that the first luminescent material and the second luminescent material can be applied to the phosphor-enhanced light source in a single production stage. In addition, the first luminescent material that is an inorganic luminescent material can function as a dispersion material in the mixture of luminescent materials. Often, luminescent material is applied on a layer of material. Often in a layer of this type, light is captured, for example, by internal reflection. Often part of this captured light is absorbed again and therefore lost, which reduces the conversion efficiency of the luminescent converter. To prevent the light from getting inside a layer, additional dispersion material can be added to the luminescent layer. However, the dispersion material also represents some kind of loss of light that is not preferred. By mixing the inorganic luminescent material which is the first luminescent material with the organic luminescent material which is the second luminescent material in a single mixture of luminescent materials, the inorganic luminescent material can act as a dispersion material improving the extraction of light generated inside the luminescent material. An additional benefit when using a mixture of luminescent materials is that the appearance of the phosphor-enhanced light source is determined by the mixture of the luminescent materials rather than the appearance of the superior luminescent material as would be the case in a stacked configuration. This will generate a more natural aspect of the phosphor-enhanced light source that will reduce consumer confusion.
En una realización de la fuente de luz potenciada con fósforo, el convertidor luminiscente está ubicado a una distancia del emisor de luz constituyendo una disposición de fósforo remoto. La disposición de fósforo remoto proporciona una colocación del material luminiscente con respecto al emisor de luz tal que se evitan altas temperaturas del emisor de luz o altas densidades de flujo de luz a través de los materiales luminiscentes para garantizar que se mantiene y/o mejora la eficiencia de conversión y la vida útil del material luminiscente. Además, el beneficio cuando se usa una disposición de fósforo remoto es que normalmente se aumenta la gama de materiales luminiscentes de la que elegir ya que muchos materiales luminiscentes conocidos no pueden soportar ambientes rigurosos tales como ambientes internos de recipientes de descarga de lámparas de descarga y ambientes de temperatura alta cuando el material luminiscente se aplica directamente sobre un emisor de luz de estado sólido. Especialmente materiales luminiscentes orgánicos son sensibles a densidades de flujo de luz relativamente altas y temperaturas relativamente altas. Por tanto, usar la disposición de fósforo remoto permite el uso de una amplia gama de materiales luminiscentes orgánicos como segundo material luminiscente. In an embodiment of the phosphor-enhanced light source, the luminescent converter is located at a distance from the light emitter constituting a remote phosphorus arrangement. The remote phosphorus arrangement provides a placement of the luminescent material with respect to the light emitter such that high temperatures of the light emitter or high densities of light flow through the luminescent materials are avoided to ensure that the light is maintained and / or improved. Conversion efficiency and the life of the luminescent material. In addition, the benefit when using a remote phosphorus arrangement is that the range of luminescent materials from which to choose is normally increased since many known luminescent materials cannot withstand harsh environments such as internal environments of discharge vessels of discharge lamps and High temperature environments when the luminescent material is applied directly to a solid state light emitter. Especially organic luminescent materials are sensitive to relatively high light flux densities and relatively high temperatures. Therefore, using the remote phosphorus arrangement allows the use of a wide range of organic luminescent materials as a second luminescent material.
En una realización de la fuente de luz potenciada con fósforo, el segundo material luminiscente se selecciona de un grupo que comprende: In an embodiment of the phosphor-enhanced light source, the second luminescent material is selected from a group comprising:
derivados de perileno tales como materiales Lumogen F (por ejemplo 083 (amarillo), 170 (amarillo), 240 (naranja), 305 (rojo), 850 (verde)), derivados de difluoro-boraindaceno (BODIPY), colorantes de fluoresceína, derivados de fluoreno, colorantes de cumarina, colorantes de xanteno, complejos de pirrometeno-BF2 (P-BF2), derivados de estilbeno, colorantes de rodamina, colorantes de carboxi-imida de perileno y polímeros luminiscentes tales como polifenilenvinileno (PPV), derivados de polifenilo. perylene derivatives such as Lumogen F materials (for example 083 (yellow), 170 (yellow), 240 (orange), 305 (red), 850 (green)), difluoro-boraindacene (BODIPY) derivatives, fluorescein dyes, fluorene derivatives, coumarin dyes, xanthene dyes, pyrometene-BF2 complexes (P-BF2), stilbene derivatives, rhodamine dyes, carboxy-imide dyes of perylene and luminescent polymers such as polyphenylenevinylene (PPV), derivatives of polyphenyl
El primer material luminiscente puede comprender, por ejemplo, los siguientes materiales luminiscentes inorgánicos y/o mezclas de los mismos que absorben luz ultravioleta o luz azul: The first luminescent material may comprise, for example, the following inorganic luminescent materials and / or mixtures thereof that absorb ultraviolet light or blue light:
(Lu1-x-y-a-bYxGdy)3(Al1-z-uGazSiu)5O12-uNu:CeaPrb donde 0 : x : 1, 0 : y : 1, 0 < z : 0,1, 0 : u : 0,2, 0 < a : 0,2 y 0 < b : 0,1, tal como Lu3Al5O12:Ce3+ y Y3Al5O12:Ce3+, (Lu1-xya-bYxGdy) 3 (Al1-z-uGazSiu) 5O12-uNu: CeaPrb where 0: x: 1, 0: y: 1, 0 <z: 0.1, 0: u: 0.2, 0 <a: 0.2 and 0 <b: 0.1, such as Lu3Al5O12: Ce3 + and Y3Al5O12: Ce3 +,
(Sr1-a-b-cCabBac)SixNyOz:Eua2+ donde a = 0,002 – 0,2, b = 0,0 - 0,25, c = 0,0 – 1,0, x = 1,5 – 2,5, y = 0,67 – 2,5, z = 1,5 (Sr1-ab-cCabBac) SixNyOz: Eua2 + where a = 0.002 - 0.2, b = 0.0 - 0.25, c = 0.0 - 1.0, x = 1.5 - 2.5, and = 0.67-2.5, z = 1.5
- --
- 4 incluyendo, por ejemplo, SrSi2N2O2:Eu2+ y BaSi2N0,67O4:Eu2+, 4 including, for example, SrSi2N2O2: Eu2 + and BaSi2N0.67O4: Eu2 +,
(Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga2-y-zAlylnzS4):Eu2+ incluyendo, por ejemplo, SrGa2S4:Eu2+, (Sr1-u-v-xMguCavBax) (Ga2-y-zAlylnzS4): Eu2 + including, for example, SrGa2S4: Eu2 +,
(Sr1-xBax)2SiO4:Eu, donde 0 < x : 1, incluyendo, por ejemplo, BaSrSiOa:Eu2+, (Sr1-xBax) 2SiO4: Eu, where 0 <x: 1, including, for example, BaSrSiOa: Eu2 +,
(Ca1-x-y-a-bYxLuy)3(Sc1-zAlz)2(Si1-x-yAlx+y)3O12:Cea Prb donde 0 : x : 1, 0 : y : 1,0 < z : 1, 0 : u : 0,2, 0 < a : 0,2 y 0 < (Ca1-xya-bYxLuy) 3 (Sc1-zAlz) 2 (Si1-x-yAxx + y) 3O12: Cea Prb where 0: x: 1, 0: y: 1.0 <z: 1, 0: u: 0.2, 0 <a: 0.2 and 0 <
b : -0,1, tal como Ca3Sc2Si3O12:Ce3+. b: -0.1, such as Ca3Sc2Si3O12: Ce3 +.
En una realización de la fuente de luz potenciada con fósforo, el emisor de luz está configurado para emitir luz de excitación que comprende el color primario azul. El beneficio cuando se usa luz azul es que la parte visible de la luz de excitación que no se usa para la excitación del primer material luminiscente puede contribuir directamente a la luz visible emitida por la fuente de luz potenciada con fósforo sin que tenga que convertirse por medio del primer material luminiscente o un segundo material luminiscente en luz de una longitud de onda más larga. Omitir la necesidad de convertir parte de la longitud de onda de excitación potencia adicionalmente la eficiencia de la fuente de luz potenciada con fósforo. La luz de excitación puede ser, por ejemplo, luz visible del color azul que puede usarse junto con el primer material luminiscente que emite luz del color verde y el segundo material luminiscente que emite luz del color rojo para obtener, en la mezcla correcta, luz blanca que tiene una temperatura de color predefinida. In an embodiment of the phosphor-enhanced light source, the light emitter is configured to emit excitation light comprising the primary blue color. The benefit when using blue light is that the visible part of the excitation light that is not used for the excitation of the first luminescent material can directly contribute to the visible light emitted by the phosphor-enhanced light source without having to be converted by medium of the first luminescent material or a second luminescent material in light of a longer wavelength. Omitting the need to convert part of the excitation wavelength further enhances the efficiency of the phosphor-enhanced light source. The excitation light can be, for example, visible light of the blue color that can be used together with the first luminescent material that emits light of the green color and the second luminescent material that emits light of the red color to obtain, in the correct mixture, light white that has a predefined color temperature.
Estos y otros aspectos de la invención resultan evidentes a partir de, y se aclararán con referencia a, las realizaciones descritas a continuación en el presente documento. These and other aspects of the invention are apparent from, and will be clarified with reference to, the embodiments described hereinafter.
En los dibujos: In the drawings:
las figuras 1A y 1B muestran un convertidor luminiscente según la invención, Figures 1A and 1B show a luminescent converter according to the invention,
las figuras 2A y 2B muestran una realización de una fuente de luz potenciada con fósforo que comprende un emisor de luz de estado sólido y un convertidor luminiscente según la invención, Figures 2A and 2B show an embodiment of a phosphor-enhanced light source comprising a solid state light emitter and a luminescent converter according to the invention,
las figuras 3A y 3B muestran una realización de fuentes de luz potenciadas con fósforo que constituyen una lámpara de descarga en la que el emisor de luz está constituido por la descarga de la lámpara de descarga, Figures 3A and 3B show an embodiment of phosphor-enhanced light sources that constitute a discharge lamp in which the light emitter is constituted by the discharge of the discharge lamp,
la figura 4A muestra un espectro de excitación de un material luminiscente orgánico y el espectro de emisión de un material luminiscente inorgánico YAG que emite luz verde, y la figura 4B muestra el espectro de excitación y emisión del material luminiscente orgánico, y Figure 4A shows an excitation spectrum of an organic luminescent material and the emission spectrum of a YAG inorganic luminescent material that emits green light, and Figure 4B shows the excitation and emission spectrum of the organic luminescent material, and
la figura 5A muestra el espectro de emisión de una fuente de luz potenciada con fósforo que comprende una luz de excitación azul de un emisor de luz de estado sólido, una primera luz de emisión verde del primer material luminiscente y una segunda luz de emisión roja del material luminiscente orgánico, y la figura 5B muestra el espectro de emisión de una lámpara de descarga que comprende el primer material luminiscente inorgánico YAG y el segundo material luminiscente orgánico. Figure 5A shows the emission spectrum of a phosphor-enhanced light source comprising a blue excitation light of a solid-state light emitter, a first green emission light of the first luminescent material and a second red emission light of the organic luminescent material, and Figure 5B shows the emission spectrum of a discharge lamp comprising the first YAG inorganic luminescent material and the second organic luminescent material.
Las figuras son puramente esquemáticas y no están dibujadas a escala. Particularmente por claridad, algunas dimensiones se exageran enormemente. Los componentes similares en las figuras se indican con los mismos números de referencia siempre que sea posible. The figures are purely schematic and are not drawn to scale. Particularly for clarity, some dimensions are greatly exaggerated. Similar components in the figures are indicated with the same reference numbers whenever possible.
Las figuras 1A y 1B muestran un convertidor 10, 12 luminiscente según la invención. El convertidor 10, 12 luminiscente está constituido por dos materiales luminiscentes diferentes, un primer material 20 luminiscente y un segundo material 30 luminiscente que comprende un material 30 luminiscente orgánico. El primer material 20 luminiscente está configurado para absorber al menos una parte de la luz de excitación hv0 que incide en el convertidor 10, 12 luminiscente. Una parte de la luz absorbida por el primer material 20 luminiscente se convierte posteriormente en la primera luz de emisión hv1 que tiene una longitud de onda más larga y se emite por el primer material 20 luminiscente. La parte no absorbida de la luz de excitación hv0 puede transmitirse, por ejemplo, a través del convertidor 10, 12 luminiscente y puede contribuir a la luz global emitida por el convertidor 10, 12 luminiscente mezclándose con la luz emitida por el primer material 20 luminiscente y el segundo material 30 luminiscente. El segundo material 30 luminiscente está configurado para absorber al menos una parte de la primera luz de emisión hv1 y convierte una parte de la primera luz de emisión absorbida hv1 en la segunda luz de emisión hv2 que tiene una longitud de onda más larga en comparación con la primera longitud de emisión hv1. Como tal, se usa la primera luz de emisión hv1 para excitar el segundo material 30 luminiscente que es el material 30 luminiscente orgánico. Figures 1A and 1B show a luminescent converter 10, 12 according to the invention. The luminescent converter 10, 12 is constituted by two different luminescent materials, a first luminescent material 20 and a second luminescent material 30 comprising an organic luminescent material 30. The first luminescent material 20 is configured to absorb at least a portion of the excitation light hv0 that affects the luminescent converter 10, 12. A part of the light absorbed by the first luminescent material 20 is subsequently converted into the first emission light hv1 which has a longer wavelength and is emitted by the first luminescent material 20. The non-absorbed part of the excitation light hv0 can be transmitted, for example, through the luminescent converter 10, 12 and can contribute to the global light emitted by the luminescent converter 10, 12 by mixing with the light emitted by the first luminescent material 20 and the second luminescent material 30. The second luminescent material 30 is configured to absorb at least a part of the first emission light hv1 and converts a part of the first absorbed emission light hv1 into the second emission light hv2 which has a longer wavelength compared to the first emission length hv1. As such, the first emission light hv1 is used to excite the second luminescent material 30 which is the organic luminescent material 30.
En el texto anterior, una parte de la luz incidente se absorbe por material luminiscente que convierte posteriormente una parte adicional de la luz absorbida en luz de una longitud de onda más larga. Normalmente la parte de la luz incidente que se absorbe y la parte adicional posterior que se convierte en luz de una longitud de onda más larga son diferentes. La cantidad de luz incidente que se absorbe depende, por ejemplo, de la concentración del material luminiscente específico que se ilumina con la luz de excitación. La cantidad de luz absorbida que se convierte posteriormente depende normalmente de la eficiencia cuántica del material luminiscente y por tanto varía para cada material luminiscente. Como tal, variando la concentración del material luminiscente puede determinarse la contribución de la luz de excitación hv0, primera luz de emisión hv1 y segunda luz de emisión hv2 a la luz global emitida por el convertidor 10, 12 luminiscente lo que determina el color global de luz emitida por el convertidor 10, 12 luminiscente. In the previous text, a part of the incident light is absorbed by luminescent material that subsequently converts an additional part of the absorbed light into a longer wavelength light. Normally the part of the incident light that is absorbed and the additional rear part that becomes light of a longer wavelength are different. The amount of incident light that is absorbed depends, for example, on the concentration of the specific luminescent material that is illuminated with the excitation light. The amount of absorbed light that is subsequently converted normally depends on the quantum efficiency of the luminescent material and therefore varies for each luminescent material. As such, by varying the concentration of the luminescent material, the contribution of the excitation light hv0, first emission light hv1 and second emission light hv2 to the global light emitted by the luminescent converter 10, 12 can be determined which determines the overall color of light emitted by the 10, 12 luminescent converter.
Los inventores han encontrado que la conversión de luz en dos etapas según la invención genera un desplazamiento de Stokes relativamente pequeño de la luz emitida por el material 30 luminiscente orgánico. A partir de experimentos se ha encontrado que este desplazamiento de Stokes relativamente pequeño da como resultado un espectro de emisión hv2 emitido por el material 30 luminiscente orgánico que permanece relativamente estrecho. Normalmente la segunda luz de emisión hv2 tiene una longitud de onda relativamente larga y representa normalmente la contribución en el “rojo” a la luz emitida por una fuente 100, 102, 104 de luz potenciada con fósforo (véanse las figuras 2 y 3). Esta contribución en el “rojo” debe tener preferiblemente un espectro de emisión hv2 que tiene una anchura específica en lugar de una emisión de línea sustancial para garantizar buenas características de reproducción cromática de la fuente 100, 102, 104 de luz potenciada con fósforo. Sin embargo, normalmente la contribución en el “rojo” no debe comprender demasiada luz infrarroja ya que esto sólo da como resultado la emisión de luz infrarroja que no puede usarse lo que reduce de nuevo la eficiencia de la fuente 100, 102, 104 de luz potenciada con fósforo. Reduciendo el desplazamiento de Stokes del material 30 luminiscente orgánico, se limita la anchura del espectro de la segunda luz 30 de emisión de modo que puede obtenerse una contribución en el “rojo” suficiente para tener buena reproducción cromática mientras que no se emite sustancialmente ninguna luz en la parte infrarroja del espectro. Como tal, se mejora la eficiencia. The inventors have found that the conversion of light in two stages according to the invention generates a relatively small Stokes shift of the light emitted by the organic luminescent material. From experiments it has been found that this relatively small Stokes shift results in a hv2 emission spectrum emitted by the organic luminescent material that remains relatively narrow. Normally the second emission light hv2 has a relatively long wavelength and normally represents the contribution in "red" to the light emitted by a source 100, 102, 104 of phosphor-enhanced light (see Figures 2 and 3). This contribution in the "red" should preferably have an emission spectrum hv2 having a specific width rather than a substantial line emission to ensure good color reproduction characteristics of the phosphor-enhanced light source 100, 102, 104. However, normally the contribution in the "red" should not include too much infrared light since this only results in the emission of infrared light that cannot be used which again reduces the efficiency of the light source 100, 102, 104 phosphorus boosted By reducing the Stokes shift of the organic luminescent material 30, the spectrum width of the second emission light 30 is limited so that a contribution in "red" sufficient to have good color reproduction can be obtained while substantially no light is emitted in the infrared part of the spectrum. As such, efficiency is improved.
La figura 1A muestra una realización en la que el convertidor 10 luminiscente comprende una pila 50 del primer material 20 luminiscente y el segundo material 30 luminiscente dispuestos en capas separadas de material luminiscente. Como tal, la pila 50 de capas de materiales 20, 30 luminiscentes permite que cada uno de los materiales luminiscentes diferentes puedan aplicarse a un material portador (no mostrado) por medio de un procedimiento de producción que es más adecuado para el material 20, 30 luminiscente específico. Generalmente cuando se mezclan materiales luminiscentes tanto orgánico como inorgánico para generar el convertidor 10, 12 luminiscente estos materiales diferentes no se mezclan necesariamente, por ejemplo, en el mismo disolvente. Alternativamente, la resistencia al calor de los materiales 20, 30 luminiscentes diferentes puede ser demasiado diferente como para mezclarlos de manera simple. Por tanto la pila 50 de capas permite aplicar los materiales 20, 30 luminiscentes individuales usando sus propios procedimientos optimizados. Figure 1A shows an embodiment in which the luminescent converter 10 comprises a stack 50 of the first luminescent material 20 and the second luminescent material 30 arranged in separate layers of luminescent material. As such, the stack 50 of layers of luminescent materials 20, 30 allows each of the different luminescent materials to be applied to a carrier material (not shown) by means of a production process that is more suitable for the material 20, 30 specific luminescent. Generally when both organic and inorganic luminescent materials are mixed to generate the luminescent converter 10, 12 these different materials do not necessarily mix, for example, in the same solvent. Alternatively, the heat resistance of the different luminescent materials 20, 30 may be too different to mix them simply. Thus the stack 50 of layers allows the application of individual luminescent materials 20, 30 using their own optimized procedures.
La figura 1B muestra una realización en la que el convertidor 12 luminiscente está constituido por una mezcla 52 de materiales luminiscentes también indicada además como una matriz 52. La matriz 52 tal como se muestra en la figura 1B comprende una mezcla del primer material 20 luminiscente y el segundo material 30 luminiscente. En una disposición de este tipo, la mezcla de múltiples materiales luminiscentes puede aplicarse simultáneamente, reduciendo las etapas de procedimiento necesarias para producir el convertidor 12 luminiscente. Además, el uso de la matriz 52 permite usar algunos materiales luminiscentes inorgánicos, por ejemplo, el primer material 20 luminiscente como material de dispersión para mejorar la emisión y absorción de luz de la matriz 52. Generalmente, puede captarse luz en una capa transparente de material tal como la matriz 52. Esta captación se basa normalmente en la reflexión interna total y la eficiencia de manera relativa de modo que esta se usa a menudo en guías de luz. Sin embargo, cuando se capta luz en la matriz 52, parte de esta luz captada se pierde debido a pérdidas de absorción en el interior de la matriz 52, que reducen sustancialmente la eficiencia del convertidor 10, 12 luminiscente. Por supuesto, también puede usarse la adición de cuerpos de dispersión adicionales o estructuras de extracción de luz, pero tales cuerpos de dispersión adicionales también representan alguna pérdida en el sistema y reducen la eficiencia global. Mezclando, por ejemplo, cristales de material luminiscente inorgánico en el interior de la matriz 52, por ejemplo, el primer material 20 luminiscente, puede mejorarse la extracción de luz sin tener que añadir material adicional a la matriz 52. Figure 1B shows an embodiment in which the luminescent converter 12 is constituted by a mixture 52 of luminescent materials also also indicated as a matrix 52. The matrix 52 as shown in Figure 1B comprises a mixture of the first luminescent material 20 and the second luminescent material 30. In such an arrangement, the mixture of multiple luminescent materials can be applied simultaneously, reducing the process steps necessary to produce the luminescent converter 12. In addition, the use of the matrix 52 allows some inorganic luminescent materials to be used, for example, the first luminescent material 20 as a dispersion material to improve the emission and absorption of light from the matrix 52. Generally, light can be captured in a transparent layer of material such as matrix 52. This feedback is normally based on total internal reflection and efficiency in a relative manner so that it is often used in light guides. However, when light is captured in the array 52, part of this captured light is lost due to absorption losses inside the array 52, which substantially reduce the efficiency of the luminescent converter 10, 12. Of course, the addition of additional dispersion bodies or light extraction structures can also be used, but such additional dispersion bodies also represent some loss in the system and reduce overall efficiency. By mixing, for example, crystals of inorganic luminescent material inside the matrix 52, for example, the first luminescent material 20, the extraction of light can be improved without having to add additional material to the matrix 52.
El convertidor 10, 12 luminiscente tal como se muestra en las figuras 1A y 1B puede aplicarse directamente sobre el emisor 40, 42 de luz (véanse las figuras 2 y 3) o puede aplicarse a una distancia del emisor 40, 42 de luz de modo que se genera una disposición de fósforo remoto. Esta disposición de fósforo remoto se conoce bien y proporciona el beneficio de que la temperatura de los materiales luminiscentes, durante el funcionamiento, permanece inferior en comparación con cuando los materiales luminiscentes se aplican directamente sobre el emisor 40, 42 de luz. Un beneficio adicional de esta disposición de fósforo remoto es que el flujo de luz a través del fósforo remoto es normalmente más pequeño debido a la distancia. La temperatura y el flujo de luz altos a través del material luminiscente puede provocar que el material luminiscente se degrade más rápido. Como tal, usando una disposición de fósforo remoto, puede aplicarse una gama más amplia de materiales luminiscentes en el convertidor 10, 12 luminiscente para la fuente 100, 102, 104 de luz potenciada con fósforo. The luminescent converter 10, 12 as shown in Figures 1A and 1B can be applied directly to the light emitter 40, 42 (see Figures 2 and 3) or can be applied at a distance from the light emitter 40, 42 so that a remote phosphorus arrangement is generated. This remote phosphorus arrangement is well known and provides the benefit that the temperature of the luminescent materials, during operation, remains lower compared to when the luminescent materials are applied directly to the light emitter 40, 42. An additional benefit of this remote phosphorus arrangement is that the flow of light through the remote phosphorus is normally smaller due to distance. High temperature and light flux through the luminescent material can cause the luminescent material to degrade faster. As such, using a remote phosphorus arrangement, a wider range of luminescent materials can be applied in the luminescent converter 10, 12 for the phosphor-enhanced light source 100, 102, 104.
Las figuras 2A y 2B muestran una realización de una fuente 100 de luz potenciada con fósforo que comprende un emisor 40 de luz de estado sólido y un convertidor 10 luminiscente según la invención. La figura 2A muestra una fuente 100 de luz potenciada con fósforo ensamblada y la figura 2B muestra los elementos 20, 30, 40, 60 individuales de la fuente 100 de luz potenciada con fósforo. En el emisor 40 de luz de estado sólido un primer material 20 luminiscente está configurado para convertir al menos una parte de la luz de excitación hv0 emitida por el emisor 40 de luz de estado sólido en una primera luz de emisión hv1. Posteriormente, encima del primer material 20 luminiscente se dispone un segundo material 30 luminiscente que está configurado para convertir al menos una parte de la primera luz de emisión hv1 en una segunda luz de emisión hv2. Debido a que no se convierte toda la luz de excitación hv0 ni la totalidad de la primera luz de emisión hv1, la emisión de la fuente 100 de luz potenciada con fósforo comprende normalmente una mezcla de la luz de excitación hv0, la primera luz de emisión hv1 y la segunda luz de emisión hv2. Además, puede aplicarse un elemento 60 de conformación de luz encima del segundo material 30 luminiscente para conformar la luz emitida por la fuente 100 de luz potenciada con fósforo. Figures 2A and 2B show an embodiment of a phosphor-enhanced light source 100 comprising a solid state light emitter 40 and a luminescent converter 10 according to the invention. Figure 2A shows an assembled phosphor-enhanced light source 100 and Figure 2B shows the individual elements 20, 30, 40, 60 of the phosphor-enhanced light source 100. In the solid state light emitter 40 a first luminescent material 20 is configured to convert at least a portion of the excitation light hv0 emitted by the solid state light emitter 40 into a first emission light hv1. Subsequently, a second luminescent material 30 is arranged on top of the first luminescent material 20 which is configured to convert at least a part of the first emission light hv1 into a second emission light hv2. Because not all excitation light hv0 or all of the first emission light hv1 is converted, the emission of the phosphor-enhanced light source 100 normally comprises a mixture of the excitation light hv0, the first emission light hv1 and the second emission light hv2. In addition, a light-forming element 60 may be applied on top of the second luminescent material 30 to form the light emitted by the phosphor-enhanced light source 100.
Preferiblemente, la luz de excitación hv0 es luz azul ya que esto contribuirá a la contribución en el azul para generar luz blanca emitida desde la fuente 100 de luz potenciada con fósforo. Alternativamente, el emisor 40 de luz de estado sólido puede emitir luz ultravioleta hv0 que debe convertirse, por ejemplo, en luz azul y luz amarilla para generar luz blanca. En una configuración de este tipo, el elemento 60 de conformación de luz puede estar constituido por material de bloqueo de UV o puede comprender una capa de bloqueo de UV (no mostrada) para impedir que la luz ultravioleta se emita desde la fuente 100 de luz potenciada con fósforo. En el caso en el que la luz de excitación hv0 es luz ultravioleta, el convertidor 10, 12 luminiscente puede comprender un material luminiscente adicional de modo que se generan tres colores diferentes de luz a partir de la luz ultravioleta incidente hv0. El material luminiscente adicional puede convertir, por ejemplo, luz ultravioleta en luz azul, el primer material 20 luminiscente puede convertir, por ejemplo, luz ultravioleta en luz verde, y el segundo material 30 luminiscente puede convertir, por ejemplo, parte de la luz verde en luz roja. Preferably, the excitation light hv0 is blue light since this will contribute to the contribution in the blue to generate white light emitted from the phosphor-enhanced light source 100. Alternatively, the solid state light emitter 40 can emit ultraviolet light hv0 which must be converted, for example, into blue light and yellow light to generate white light. In such a configuration, the light-forming element 60 may be constituted by UV blocking material or may comprise a UV blocking layer (not shown) to prevent ultraviolet light from being emitted from the light source 100 phosphorus boosted In the case where the excitation light hv0 is ultraviolet light, the luminescent converter 10, 12 may comprise an additional luminescent material so that three different colors of light are generated from the incident ultraviolet light hv0. The additional luminescent material can convert, for example, ultraviolet light into blue light, the first luminescent material 20 can convert, for example, ultraviolet light into green light, and the second luminescent material 30 can convert, for example, part of the green light in red light.
En la disposición mostrada en las figuras 2A y 2B el convertidor 10 luminiscente se une de manera sustancialmente directa al emisor 40 de luz de estado sólido. Esto no representa una disposición de fósforo remoto ya que en la disposición mostrada en las figuras 2A y 2B el primer material 20 luminiscente y el segundo material 30 luminiscente se volverán relativamente calientes, durante el funcionamiento, y experimentarán un flujo de luz relativamente alto, durante el funcionamiento, lo que limita claramente la elección de materiales luminiscentes adecuados para esta disposición. Alternativamente, por supuesto, el convertidor 10 luminiscente puede estar dispuesto como un el elemento autoportante que se sitúa, por ejemplo, a una distancia (no mostrada) del emisor 40 de luz de estado sólido en una disposición de fósforo remoto. Por ejemplo, el emisor 40 de luz de estado sólido puede estar dispuesto en una copa de reflector (no mostrada) que comprende en algún lugar en la copa de reflector a una distancia del emisor 40 de luz de estado sólido el convertidor 10, 12 luminiscente según cualquiera de las figuras 1A o 1B. Alternativamente, el convertidor 10, 12 luminiscente puede estar dispuesto en o puede ser parte de un colimador (no mostrado) que colima la luz del emisor 40 de luz de estado sólido. In the arrangement shown in FIGS. 2A and 2B, the luminescent converter 10 joins substantially directly to the solid state light emitter 40. This does not represent a remote phosphorus arrangement since in the arrangement shown in Figures 2A and 2B the first luminescent material 20 and the second luminescent material 30 will become relatively hot, during operation, and will experience a relatively high light flux, during operation, which clearly limits the choice of luminescent materials suitable for this arrangement. Alternatively, of course, the luminescent converter 10 may be arranged as a self-supporting element that is located, for example, at a distance (not shown) from the solid state light emitter 40 in a remote phosphorus arrangement. For example, the solid state light emitter 40 may be disposed in a reflector cup (not shown) which comprises somewhere in the reflector cup at a distance from the solid state light emitter 40 the luminescent converter 10, 12 according to any of figures 1A or 1B. Alternatively, the luminescent converter 10, 12 may be arranged in or may be part of a collimator (not shown) that collides the light of the solid state light emitter 40.
Además, en la disposición mostrada en las figuras 2A y 2B el convertidor 10 luminiscente comprende una pila 50 (véase la figura 1A) de materiales 20, 30 luminiscentes diferentes. Por supuesto, esta pila 50 de materiales luminiscentes diferentes puede intercambiarse por una matriz 52 que comprende una mezcla de materiales luminiscentes diferentes tal como se indicó en la figura 1B. In addition, in the arrangement shown in Figures 2A and 2B the luminescent converter 10 comprises a stack 50 (see Figure 1A) of different luminescent materials 20, 30. Of course, this stack 50 of different luminescent materials can be exchanged for a matrix 52 comprising a mixture of different luminescent materials as indicated in Figure 1B.
Las figuras 3A y 3B muestran una realización de fuentes 102, 104 de luz potenciadas con fósforo que constituyen una lámpara 102, 104 de descarga en la que el emisor 42 de luz está constituido por la descarga 42 de la lámpara 102, 104 de descarga. La fuentes 102, 104 de luz potenciadas con fósforo comprenden además un convertidor 10, 12 luminiscente según la invención. La lámpara 102, 104 de descarga comprende un recipiente 110 de descarga que encierra una espacio 120 de descarga de manera estanca a gases. El recipiente 110 de descarga comprende un relleno de gas y comprende medios 130 de descarga para mantener, durante el funcionamiento, una descarga 42 en la espacio 120 de descarga. La luz de excitación hv0 emitida, durante el funcionamiento, desde la descarga 42 depende, por ejemplo, del relleno de gas en el recipiente 110 de descarga. En la realización mostrada en la figura 3A el primer material 20 luminiscente se aplica en el interior del recipiente de descarga sobre una pared 114 del recipiente 110 de descarga orientada hacia la descarga 42. Un beneficio de esta disposición es que cuando la luz de excitación hv0 es luz ultravioleta hv0, el primer material 20 luminiscente convierte esta luz ultravioleta hv0 en una primera luz de emisión hv1 que es preferiblemente luz visible hv1 y que transita de manera relativamente fácil a través del recipiente 110 de descarga. El segundo material 30 luminiscente se aplica al exterior del recipiente 110 de descarga, de modo que se aplica a la pared 112 del recipiente 110 de descarga orientado en dirección opuesta a la descarga 42. Como tal, el segundo material 30 luminiscente no está expuesto al ambiente riguroso en el interior del recipiente 110 de descarga y está expuesto a temperaturas inferiores en comparación con el primer material 20 luminiscente. Además, debido al hecho de que el segundo material 30 luminiscente está configurado para absorber parte de la primera luz de emisión hv1, que en el caso actual es luz visible hv1, no tiene que emitirse ninguna luz ultravioleta hv0 desde el recipiente 110 de descarga y como tal, no se necesita producir el recipiente 110 de descarga a partir de cuarzo o material de otro modo transparente a UV que limita el coste del recipiente 110 de descarga. Como el material luminiscente que proporciona la contribución en el “rojo” en lámparas de descarga conocidas con un CRI alto tiene una eficiencia relativamente mala, mientras que los materiales luminiscentes que contribuyen en el “azul” y los materiales que contribuyen en el “verde” tienen buena eficiencia, el uso del segundo material 30 luminiscente que es un material 30 luminiscente orgánico que tiene alta eficiencia cuántica en el exterior del recipiente de descarga aumenta considerablemente la eficiencia de la lámpara 102, 104 de descarga de CRI alto. Figures 3A and 3B show an embodiment of phosphor-enhanced light sources 102, 104 that constitute a discharge lamp 102, 104 in which the light emitter 42 is constituted by the discharge 42 of the discharge lamp 102, 104. The phosphor-enhanced light sources 102, 104 further comprise a luminescent converter 10, 12 according to the invention. The discharge lamp 102, 104 comprises a discharge vessel 110 that encloses a discharge space 120 in a gas tight manner. The discharge vessel 110 comprises a gas filling and comprises discharge means 130 for maintaining, during operation, a discharge 42 in the discharge space 120. The excitation light hv0 emitted, during operation, from the discharge 42 depends, for example, on the gas filling in the discharge vessel 110. In the embodiment shown in Figure 3A the first luminescent material 20 is applied inside the discharge vessel on a wall 114 of the discharge vessel 110 oriented towards the discharge 42. A benefit of this arrangement is that when the excitation light hv0 is ultraviolet light hv0, the first luminescent material 20 converts this ultraviolet light hv0 into a first emission light hv1 which is preferably visible light hv1 and which travels relatively easily through the discharge vessel 110. The second luminescent material 30 is applied to the outside of the discharge vessel 110, so that it is applied to the wall 112 of the discharge vessel 110 oriented in the opposite direction to the discharge 42. As such, the second luminescent material 30 is not exposed to the Rigorous environment inside the discharge vessel 110 and is exposed to lower temperatures compared to the first luminescent material 20. Furthermore, due to the fact that the second luminescent material 30 is configured to absorb part of the first emission light hv1, which in the present case is visible light hv1, no ultraviolet light hv0 has to be emitted from the discharge vessel 110 and as such, it is not necessary to produce the discharge vessel 110 from quartz or otherwise transparent UV material that limits the cost of the discharge vessel 110. As the luminescent material that provides the "red" contribution in known discharge lamps with a high CRI has a relatively poor efficiency, while the luminescent materials that contribute in the "blue" and the materials that contribute in the "green" have good efficiency, the use of the second luminescent material 30 which is an organic luminescent material 30 that has high quantum efficiency outside the discharge vessel greatly increases the efficiency of the high CRI discharge lamp 102, 104.
En la realización mostrada en la figura 3A sólo se muestra parte de la lámpara 102 de descarga y sólo se muestra uno de al menos dos medios 130 de descarga que son un electrodo 130. Además, la parte izquierda de la realización mostrada en la figura 3A comprende una capa 150 adicional aplicada encima de la segunda capa 30 luminiscente y es una capa 150 protectora para proteger el segundo material 30 luminiscente. Una capa 150 protectora de este tipo puede proteger, por ejemplo, el segundo material 30 luminiscente de influencias ambientales en el exterior de la fuente 102 de luz potenciada con fósforo, o puede proteger, por ejemplo, el segundo material 30 luminiscente frente a rayarse. Debe aclararse que si se requiere tal capa 150 protectora, la capa 150 protectora se aplica para cubrir la totalidad del segundo material 30 luminiscente, por tanto también en la parte derecha de la realización mostrada en la figura 3A. In the embodiment shown in Figure 3A only part of the discharge lamp 102 is shown and only one of at least two discharge means 130 that are an electrode 130 is shown. In addition, the left part of the embodiment shown in Figure 3A It comprises an additional layer 150 applied on top of the second luminescent layer 30 and is a protective layer 150 for protecting the second luminescent material 30. Such a protective layer 150 can protect, for example, the second luminescent material 30 from environmental influences outside the phosphor-enhanced light source 102, or it can protect, for example, the second luminescent material 30 from scratching. It should be clarified that if such a protective layer 150 is required, the protective layer 150 is applied to cover the entire second luminescent material 30, therefore also in the right part of the embodiment shown in Figure 3A.
Alternativamente, el material 30 luminiscente en la figura 3A y 3B también puede ser una mezcla 30 del primer y segundo material luminiscente y en la que se dispone un tercer material 20 luminiscente sobre la pared 114 interna del recipiente 110 de descarga. Este tercer material 20 luminiscente puede emitir, por ejemplo, luz de la que parte se absorbe por el primer material luminiscente y se convierte en luz que tiene una longitud de onda más larga. Posteriormente, parte de la luz emitida por el primer material luminiscente se absorbe por el segundo material luminiscente comprendido en la mezcla 30 y se convierte en luz que tiene una longitud de onda incluso más larga. Una conversión en tres etapas de este tipo se muestra, por ejemplo, en la figura 5B. Alternatively, the luminescent material 30 in Figure 3A and 3B may also be a mixture 30 of the first and second luminescent material and in which a third luminescent material 20 is disposed on the inner wall 114 of the discharge vessel 110. This third luminescent material 20 can emit, for example, light from which part is absorbed by the first luminescent material and converted into light having a longer wavelength. Subsequently, part of the light emitted by the first luminescent material is absorbed by the second luminescent material comprised in the mixture 30 and converted into light having an even longer wavelength. A three-stage conversion of this type is shown, for example, in Figure 5B.
En la realización mostrada en la figura 3B la fuente 104 de luz potenciada con fósforo comprende además una bombilla 140 externa que rodea el recipiente 110 de descarga. El segundo material 30 luminiscente está dispuesto sobre una pared de la bombilla 140 externa. En la disposición mostrada en la figura 3B se aumenta adicionalmente la distancia entre el segundo material 30 luminiscente y el recipiente 110 de descarga, reduciendo normalmente además la temperatura del segundo material 30 luminiscente. El segundo material 30 luminiscente puede aplicarse, por ejemplo, en el interior de la bombilla 140 externa, es decir sobre un lado 142 de la pared de la bombilla 140 externa orientado hacia el recipiente 110 de descarga. En esta disposición, tal como se muestra en la figura 3B, la bombilla 140 externa puede usarse para crear un ambiente especial para el segundo material 30 luminiscente, por ejemplo, generar un ambiente libre de oxígeno para impedir la oxidación del segundo material 30 luminiscente. Alternativamente, el espacio entre la bombilla 140 externa y el recipiente 110 de descarga puede ser un vacío para impedir la conducción de calor desde el recipiente 110 de descarga hacia el segundo material 30 luminiscente. In the embodiment shown in Figure 3B, the phosphor-enhanced light source 104 further comprises an external bulb 140 surrounding the discharge vessel 110. The second luminescent material 30 is arranged on a wall of the external bulb 140. In the arrangement shown in Figure 3B, the distance between the second luminescent material 30 and the discharge vessel 110 is further increased, normally also reducing the temperature of the second luminescent material 30. The second luminescent material 30 can be applied, for example, inside the external bulb 140, that is to say on a side 142 of the wall of the external bulb 140 oriented towards the discharge vessel 110. In this arrangement, as shown in Figure 3B, the external bulb 140 can be used to create a special environment for the second luminescent material 30, for example, to generate an oxygen-free environment to prevent oxidation of the second luminescent material 30. Alternatively, the space between the external bulb 140 and the discharge vessel 110 may be a vacuum to prevent heat conduction from the discharge vessel 110 to the second luminescent material 30.
Alternativamente, el segundo material 30 luminiscente puede aplicarse al exterior de la bombilla 140 externa (no mostrada), es decir a una pared de la bombilla 140 externa orientada en dirección opuesta al recipiente 110 de descarga. En una disposición de este tipo, la capa 150 protectora (véase la figura 3A) puede aplicarse de nuevo encima del segundo material 30 luminiscente para proteger el segundo material 30 luminiscente. Alternatively, the second luminescent material 30 may be applied to the exterior of the external bulb 140 (not shown), that is to a wall of the external bulb 140 oriented in the opposite direction to the discharge vessel 110. In such an arrangement, the protective layer 150 (see Figure 3A) can be reapplied on top of the second luminescent material 30 to protect the second luminescent material 30.
Un beneficio adicional cuando se usa la bombilla 140 externa es que puede ser relativamente fácil cambiar el color de la fuente 104 de luz potenciada con fósforo, intercambiando simplemente la bombilla 140 externa por una bombilla 140 externa que tiene un material luminiscente diferente o que tiene una mezcla de materiales luminiscentes diferente. An additional benefit when using the external bulb 140 is that it can be relatively easy to change the color of the phosphor-enhanced light source 104, simply by exchanging the external bulb 140 for an external bulb 140 that has a different luminescent material or that has a Mix of different luminescent materials.
La figura 4A muestra un espectro de excitación hve2 del segundo material 30 luminiscente que es un material 30 luminiscente orgánico conocido como F305, y el primer espectro de emisión hv1 del primer material 20 luminiscente que es un material luminiscente inorgánico conocido como YAG que emite luz verde. Tal como puede observarse claramente a partir de la figura 4A la absorción pico del segundo material 30 luminiscente coincide sustancialmente con el pico de emisión de la primera luz de emisión hv1. Como tal, queda claro que usar el material 30 luminiscente orgánico conocido como F305 permite absorber de manera eficiente parte de la primera luz de emisión hv1 y convertir parte de la primera luz de emisión absorbida hv1 en la segunda luz de emisión hv2. Figure 4A shows an excitation spectrum hve2 of the second luminescent material 30 which is an organic luminescent material 30 known as F305, and the first emission spectrum hv1 of the first luminescent material 20 which is an inorganic luminescent material known as YAG that emits green light . As can be clearly seen from Figure 4A, the peak absorption of the second luminescent material 30 substantially coincides with the emission peak of the first emission light hv1. As such, it is clear that using the organic luminescent material 30 known as F305 allows to efficiently absorb part of the first emission light hv1 and convert part of the first absorbed emission light hv1 into the second emission light hv2.
La figura 4B muestra tanto el espectro de excitación hve2 como el espectro de la segunda luz de emisión hv2 del segundo material 30 luminiscente que es el material 30 luminiscente orgánico conocido como F305. A partir de los espectros mostrados queda claro que el desplazamiento de Stokes durante la conversión de luz del material 30 luminiscente orgánico conocido como F305 es normalmente inferior a 100 nanómetros. Además, puede observarse directamente que el espectro de la segunda luz de emisión hv2 no es demasiado amplio lo que da como resultado una buena reproducción cromática debido a la contribución en el “rojo” del material 30 luminiscente orgánico mientras que no se emite sustancialmente ninguna luz en el infrarrojo. Figure 4B shows both the excitation spectrum hve2 and the spectrum of the second emission light hv2 of the second luminescent material 30 which is the organic luminescent material 30 known as F305. From the spectra shown, it is clear that Stokes' displacement during the light conversion of the organic luminescent material known as F305 is normally less than 100 nanometers. In addition, it can be seen directly that the spectrum of the second emission light hv2 is not too wide which results in a good color reproduction due to the contribution in the "red" of the organic luminescent material 30 while substantially no light is emitted in the infrared
La figura 5A muestra el espectro de emisión de una fuente 100 de luz potenciada con fósforo (véase la figura 2) que comprende una luz de excitación azul de un emisor 40 de luz de estado sólido (véase la figura 2), una primera luz de emisión verde hv1 del primer material 20 luminiscente y una segunda luz de emisión roja hv2 del material 30 luminiscente orgánico. Como primer material 20 luminiscente se usa de nuevo el material luminiscente conocido como YAG que absorbe la luz de excitación hv0 y convierte parte de la luz de excitación hv0 en la primera luz de emisión hv1 que es luz verde. Posteriormente, parte de la primera luz de emisión hv1 se absorbe por el segundo material 30 luminiscente y se convierte a la segunda luz de emisión hv2. La diferencia entre los dos espectros mostrados en la figura 5A está provocada por las diferentes concentraciones de primer material 20 luminiscente y segundo material 30 luminiscente en el convertidor 10, 12 luminiscente. Además, queda claro que la luz de excitación hv0 emitida por el emisor 40 de luz de estado sólido tiene normalmente un espectro relativamente estrecho, mientras que la primera luz de emisión hv1 y la segunda luz de emisión hv2 tienen espectros más amplios que se solapan parcialmente. Este espectro relativamente amplio permite generalmente una buena reproducción cromática por la fuente 100 de luz potenciada con fósforo. Figure 5A shows the emission spectrum of a phosphor-enhanced light source 100 (see Figure 2) comprising a blue excitation light of a solid-state light emitter 40 (see Figure 2), a first light of green emission hv1 of the first luminescent material 20 and a second red emission light hv2 of the organic luminescent material 30. The first luminescent material 20 again uses the luminescent material known as YAG that absorbs the excitation light hv0 and converts part of the excitation light hv0 into the first emission light hv1 which is green light. Subsequently, part of the first emission light hv1 is absorbed by the second luminescent material 30 and converted to the second emission light hv2. The difference between the two spectra shown in Figure 5A is caused by the different concentrations of first luminescent material 20 and second luminescent material 30 in the luminescent converter 10, 12. In addition, it is clear that the excitation light hv0 emitted by the solid state light emitter 40 normally has a relatively narrow spectrum, while the first emission light hv1 and the second emission light hv2 have wider spectra that partially overlap . This relatively broad spectrum generally allows good color reproduction by the phosphor-enhanced light source 100.
La figura 5B muestra el espectro de emisión de una lámpara 102, 104 de descarga que comprende el material luminiscente inorgánico YAG y el material luminiscente orgánico. Una mezcla de fósforo adicional (indicada con texto 865) en el interior del recipiente 110 de descarga convierte la radiación ultravioleta del recipiente de descarga en luz azul hv0 emitida desde el recipiente 110 de descarga (véase la figura 3A o 3B). Una parte de la luz azul hv0 emitida por el fósforo adicional se absorbe posteriormente por el primer material 30 luminiscente que es YAG:Ce. El YAG:Ce convierte posteriormente parte de la luz azul absorbida hv0 en luz verde hv1 y emite la luz verde hv1. A partir de esta luz verde hv1, una parte se absorbe de nuevo por el Lumogen F 305 para generar la emisión de luz roja adicional hv2. Por tanto, realmente esto es una conversión de luz en 3 etapas. Figure 5B shows the emission spectrum of a discharge lamp 102, 104 comprising the YAG inorganic luminescent material and the organic luminescent material. A mixture of additional phosphorus (indicated with text 865) inside the discharge vessel 110 converts the ultraviolet radiation from the discharge vessel into blue light hv0 emitted from the discharge vessel 110 (see Figure 3A or 3B). A part of the blue light hv0 emitted by the additional phosphorus is subsequently absorbed by the first luminescent material 30 which is YAG: Ce. The YAG: Ce subsequently converts part of the absorbed blue light hv0 into green light hv1 and emits the green light hv1. From this green light hv1, a part is absorbed again by the Lumogen F 305 to generate the additional red light emission hv2. Therefore, really this is a light conversion in 3 stages.
Debe observarse que las realizaciones mencionadas anteriormente ilustran en lugar de limitar la invención, y que los expertos en la técnica podrán diseñar muchas realizaciones alternativas sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. It should be noted that the aforementioned embodiments illustrate instead of limiting the invention, and that those skilled in the art will be able to design many alternative embodiments without departing from the scope of the appended claims.
En las reivindicaciones, ningún símbolo de referencia situado entre paréntesis debe interpretarse como limitativo de la reivindicación. El uso del verbo “comprender” y sus conjugaciones no excluye la presencia de elementos o etapas diferentes de los mencionados en una reivindicación. El artículo “un” o “una” precediendo a un elemento no excluye la presencia de una pluralidad de tales elementos. La invención puede implementarse por medio de hardware que comprende varios elementos diferenciados. En la reivindicación de dispositivo que indica varios medios, varios de estos medios pueden implementarse mediante un único elemento de hardware. El mero hecho de que determinadas medidas se mencionen en reivindicaciones dependientes diferentes entre sí no indica que no pueda usarse una combinación de estas medidas de manera ventajosa. In the claims, no reference symbol in parentheses should be construed as limiting the claim. The use of the verb "to understand" and its conjugations does not exclude the presence of elements or stages different from those mentioned in a claim. The article "a" or "a" preceding an element does not exclude the presence of a plurality of such elements. The invention can be implemented by means of hardware comprising several differentiated elements. In the device claim indicating several means, several of these means can be implemented by a single hardware element. The mere fact that certain measures are mentioned in dependent claims different from each other does not indicate that a combination of these measures cannot be used advantageously.
Claims (8)
- 2. 2.
- Fuente (100) de luz potenciada con fósforo según la reivindicación 1, en la que el primer material (20) luminiscente comprende un material (20) luminiscente inorgánico. Phosphor-enhanced light source (100) according to claim 1, wherein the first luminescent material (20) comprises an inorganic luminescent material (20).
- 3. 3.
- Fuente (100) de luz potenciada con fósforo según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en la que el primer material (20) luminiscente y el segundo material (30) luminiscente constituyen capas de material luminiscente en una pila (50) de materiales luminiscentes. Phosphor-enhanced light source (100) according to any of claims 1 and 2, wherein the first luminescent material (20) and the second luminescent material (30) constitute layers of luminescent material in a stack (50) of luminescent materials .
- 4. Four.
- Fuente (100) de luz potenciada con fósforo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que se aplica una capa (60, 150) protectora sobre el segundo material (30) luminiscente para proteger el segundo material (30) luminiscente. Phosphor-enhanced light source (100) according to any of the preceding claims, wherein a protective layer (60, 150) is applied on the second luminescent material (30) to protect the second luminescent material (30).
- 5. 5.
- Fuente (100) de luz potenciada con fósforo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el convertidor (10, 12) luminiscente comprende una mezcla (52) de materiales luminiscentes, comprendiendo la mezcla (52) de materiales luminiscentes tanto el primer material (20) luminiscente como el segundo material (30) luminiscente. Phosphor-enhanced light source (100) according to any one of the preceding claims, wherein the luminescent converter (10, 12) comprises a mixture (52) of luminescent materials, the mixture (52) of luminescent materials comprising both the first material (20) luminescent as the second material (30) luminescent.
- 6. 6.
- Fuente (100) de luz potenciada con fósforo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el convertidor (10, 12) luminiscente está ubicado a una distancia del emisor (40) de luz constituyendo una disposición de fósforo remoto. Phosphorus-enhanced light source (100) according to any of the preceding claims, wherein the luminescent converter (10, 12) is located at a distance from the light emitter (40) constituting a remote phosphorus arrangement.
- 7. 7.
- Fuente (100) de luz potenciada con fósforo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el segundo material (30) luminiscente se selecciona de un grupo que comprende: Phosphorus-enhanced light source (100) according to any of the preceding claims, wherein the second luminescent material (30) is selected from a group comprising:
- 8. 8.
- Fuente (100) de luz potenciada con fósforo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el emisor (40) de luz está configurado para emitir luz de excitación (hv0) que comprende el color primario azul. Phosphor-enhanced light source (100) according to any of the preceding claims, wherein the light emitter (40) is configured to emit excitation light (hv0) comprising the primary blue color.
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